Биохимическая адаптация

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
И.о. проректора-начальник
управления по научной работе
_______________________ Г.Ф. Ромашкина
__________ _____________ 2011 г.
БИОХИМИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности (03.01.04 Биохимия)
очной и заочной форм обучения
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________/Кыров Д.Н./
«______»___________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры анатомии и физиологии человека и животных «24»мая
2011 г. Протокол № 11.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 9 стр.
Зав. кафедрой ______________________________/Соловьев В.С./
«26»мая 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК Биологического департамента ИМЕНИТ
«30»мая 2011 г. Протокол №2
Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы
послевузовского профессионального образования (аспирантура)
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________/Фролова О.В.
«30»мая 2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Нач. отдела аспирантуры
и докторантуры_____________М.Р. Сорокина
«______»_____________2011 г.
2011
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
кафедра анатомии и физиологии человека и животных
Кыров Д.Н.
БИОХИМИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 03.01.04 Биохимия
Тюменский государственный университет
2011
Кыров Д.Н. Биохимическая адаптация Учебно-методический
комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 03.01.04
Биохимия. Тюмень, 2011, 9 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре
основной профессиональной образовательной программы послевузовского
профессионального образования (аспирантура).
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ:
Биохимическая адаптация [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.umk3.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой анатомии и физиологии человека и
животных. Утверждено и.о. проректора-начальника управления по научной
работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Соловьев В.С., д.м.н., профессор,
заведующий кафедрой анатомии и физиологии человека и животных
© Тюменский государственный университет, 2011.
© Кыров Д.Н., 2011.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1. Пояснительная записка:
1.1. Цели и задачи дисциплины
Цель: Изучение основы адаптации метаболических процессов на молекулярном уровне.
Задачи: изучить основные понятия, связанные с адаптацией на молекулярном уровне,
обсудить пути адаптации организма к различным условиям обитания, изучить методы
оценки адаптационных изменений
1.2. Место дисциплины в структуре ООП.
Специальная дисциплина отрасли науки и научной специальности.
Содержание дисциплины: активность ферментов при адаптационном изменении
метаболизма, биохимические аспекты адаптации к различным условиям среды,
стресс и транспортные системы клетки.
Содержание данной дисциплины необходимо для освоения следующих дисциплин Биохимия,
Основы
энзимологии,
Мембранный
транспорт,
Регуляция
метаболических процессов.
В качестве предпосылочных знаний для освоения данной дисциплины необходимы:
Физиология человека, Биохимия и молекулярная биология.
1.3. Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
Базовые представления о стратегии биохимической адаптации и ферментативной
изменчивости, основные понятия метаболической адаптации
Уметь:
Проводить анализ научной литературы, демонстрировать базовые представления о
путях изменения метаболизма при адаптации к условиям среды, применять их на
практике, критически анализировать полученную информацию и представлять
результаты исследований
Владеть:
Методами, используемыми для оценки адаптационных перестроек организма на
уровне метаболизма, выделения ферментов. Навыками научной дискуссии.
2. Трудоемкость дисциплины.
Семестр 3. Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часов.
3. Тематический план.
Тематический план
виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
№
1
2
3
4
5
самостоятельная
работа
семинарские
(практические)
занятия
лекции
Всего часов
Тема
6
4. из них в интерактивной форме
Таблица 1
7
Формы
контроля
8
Биохимическая адаптация:
4
механизмы и стратегии.
Клеточный метаболизм.
6
Адаптация ферментов к
метаболическим изменениям
Адаптация к физической
6
нагрузке. Стресс и транспортные
системы клетки.
Адаптация к кислородному
4
режиму и нырянию
Гибернация при изменениях
6
факторов среды. Механизмы
терморегуляции организма.
Система детоксикации организма.
4
Иммунная система и
экологические воздействия.
Итого:
144 30
из них часов в интерактивной
2
форме
1
2
3
4
5
6
2
14
10
4
16
14
2
22
20
2
22
20
2
22
22
2
4
4
14
8
100
80
реферат
зачет
90
Таблица 2
№
1
Планирование самостоятельной работы аспирантов
Темы
Виды СРС
обязательные
дополнительные
Биохимическая
подготовка к семинару
Углубление и
адаптация:
Знакомство с
систематизация
механизмы и
содержанием
полученных знаний с
стратегии.
электронных источников
использованием
(по теме).
основной и
дополнительной
литературы
Объем
часов
14
2
Клеточный
метаболизм.
Адаптация
ферментов к
метаболическим
изменениям
подготовка к семинару
Знакомство с
содержанием
электронных источников
(по теме).
Углубление и
систематизация
полученных знаний с
использованием
основной и
дополнительной
литературы
16
3
Адаптация к
физической
нагрузке. Стресс и
транспортные
системы клеток.
Самостоятельное
изучение темы с
использованием основной
лит-ры. подготовка к
семинару. Знакомство с
содержанием
электронных источников
(по теме). Подготовка
рефератов
Углубление и
систематизация
полученных знаний с
использованием
основной литературы
22
4
Адаптация к
кислородному
режиму и нырянию
Самостоятельное
изучение темы с
использованием основной
Углубление и
систематизация
полученных знаний с
22
лит-ры.
использованием
основной литературы
5
Гибернация при
изменениях
факторов среды.
Механизмы
терморегуляции
организма.
Подготовка к семинару по
теме. Знакомство с
содержанием
электронных источников
(по теме)
Углубление и
систематизация
полученных знаний с
использованием
основной литературы.
Подготовка доклада и
презентации по теме
22
6
Система
детоксикации
организма.
Иммунная система
и экологические
воздействия.
подготовка к семинару по
теме. Знакомство с
содержанием
электронных источников
(по теме)
Научная дискуссия
«Детоксикация организма
как защитный механизм»
Углубление и
систематизация
полученных знаний с
использованием
основной литературы
4
ИТОГО:
100
5.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
Биохимия
Основы энзимологии
Мембранный транспорт
Регуляция метаболических процессов
Темы дисциплины необходимых
для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
6.
Содержание дисциплины.
Биохимическая адаптация: механизмы и стратегии. Гомеостаз и адаптация. Адаптация
на уровне микроокружении макромолекул. Адаптационные изменения ферментативных
систем.
Адаптация
путей
метаболической
активности.
Компенсаторная
и
эксплуатационная адаптация.
Клеточный метаболизм. Адаптация ферментов к метаболическим изменениям.
Функциональные блоки системы метаболизма. Роль аденилатов в запасении и переносе
энергии. Роль гликогена. Регуляция ферментов гликолиза и цикла Кребса. Окисление
жиров и белков. Энергетический баланс. Уровни регуляции концентрации ферментов.
Кинетика ферментативной реакции, изоферменты, аллостерические ферменты. Ключевые
ферменты.
Адаптация к физической нагрузке. Стресс и транспортные системы клеток.
Метаболизм и работа мышц. Высокоинтенсивная физическая работа. Мышечные
ферменты – регуляторы. Контроль аэробного расщепления жиров. Адаптация к
длительной работе. Адаптация к физической нагрузке у беспозвоночных. Анаэробная и
аэробная тренировка мыщц. Системы транспорта через клеточную мембрану в условиях
стресса. Адаптация холинэргических систем.
Адаптация к кислородному режиму и нырянию. Аноксия. Брожение у
микроорганизмов. Детоксикация продуктов распада. Гипоксия при нырянии.
Интенсивность метаболизма при нырянии. Энергетические потребности при гипоксии.
Проблема конечных продуктов.
Гибернация при изменениях факторов среды. Механизмы терморегуляции
организма. Ангидробиоз. Гибернация. Выключение активного метаболизма. Диапауза у
насекомых. Роль липидов при спячке. Замедление циклов распада веществ при зимней
спячке. Спячка мелких и крупных млекопитающих. Адаптация к температуре
гомотермных животных. Адаптация к температуре пойкилотермных животных.
Система детоксикации организма. Иммунная система и экологические воздействия.
Пути выведения продуктов распада из организма. Роль иммунной системы в поддержании
активности адаптирующегося организма. Аммонийные животные. Модификация цикла
мочевины. Адаптация в процессе онтогенеза. Адаптация к обитанию в водных растворах.
Адаптация к морским глубинам.
7.
Планы семинарских занятий.
Биохимическая адаптация: механизмы и стратегии.
1. Стратегия долговременной биохимической адаптации.
2. Стратегия кратковременной биохимической адаптации.
Клеточный метаболизм. Адаптация ферментов к метаболическим изменениям
1. Количественная адаптация фермента.
2. Качественная адаптация фермента.
3. Промежуточные метаболиты и восстановительные эквиваленты.
Адаптация к физической нагрузке. Стресс и транспортные системы клеток.
1. Пассивный и активный транспорт при адаптации
2. Холинэргическая система при измени условий окружающей среды
Адаптация к кислородному режиму и нырянию
1. Условия гипоксии и энергетический обмен.
2. Адаптация аэробного и анаэробного пути расщепления метаболитов.
Система дыхания при изменениях факторов среды. Механизмы терморегуляции
организма.
1. Криопротекторные белки.
2. Гибернация у животных
3. Механизмы терморегуляции
Система детоксикации организма. Иммунная система и экологические воздействия.
1. Адаптация системы антиген-антитело.
2. Научная дискуссия «Детоксикация организма как защитный механизм»
8.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Таблица 3
Осуществляемые студентами виды самостоятельных работ при изучении дисциплины и
контроль за их выполнением
№
Вид самостоятельной работы
Деятельность студентов в ходе выполнения
данного вида самостоятельной работы
Способ
оценки
1
Углубление и систематизация
полученных знаний с
использованием основной
литературы
Предполагается, что по мере освоения
материала студенты дополнительно
самостоятельно прорабатывают конспекты
лекций, а также рекомендованные разделы
основной и дополнительной литературы.
ответ на
семинаре
2
Подготовка к семинару по
теме
По мере освоения лекционного материала
проводится контроль теоретических знаний
студентов по определенным темам дисциплины
представленным в разделе тематическое
планирование. Студенты самостоятельно
готовятся к семинару с использованием
материалов лекций, основной и дополнительной
литературы.
ответ на
семинаре
3
Знакомство с содержанием
электронных источников (по
теме)
Студенты самостоятельно готовятся к семинару
с использованием материалов электронных
источников.
ответ на
семинаре
4
Подготовка презентаций
Студенты самостоятельно в ходе подготовки к
семинару готовят при помощи
соответствующего программного обеспечения
слайды для более полного освещения вопросов
семинара.
ответ на
семинаре
5
Подготовка рефератов
Тема включает самостоятельную подготовку
студентами рефератов, затрагивающих
различные аспекты предмета.
Реферат
6
Подготовка к научной
дискуссии «Детоксикация
организма как защитный
механизм»
В рамках темы проводиться дискуссия об
оценке механизмов детоксикации.
ответ на
семинаре
п/п
Примерные темы рефератов и контрольных работ:
1. Аэробное приспособление к физическим нагрузкам.
2. Анаэробное приспособление к физическим нагрузкам.
3. Энергетические субстраты в условиях приспособления.
4. Адаптация пассивных транспортных систем клетки
5. Адаптация систем активного транспорта клетки.
6. Ферментативные изменения путей расщепления энергетических субстратов.
7. Регуляция метаболизма при физической нагрузке.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Вопросы к зачету:
Основные механизмы и стратегии биохимической адаптации.
Адаптация ферментов к метаболическим нагрузкам.
Адаптация к короткой высокоинтенсивной физической нагрузке.
Адаптация к длительной физической нагрузке.
Адаптация в условиях аноксии.
Адаптация к температуре гомотермных животных.
Адаптация к температуре пойкилотермных животных.
Адаптация холинэргических систем.
Стресс. Срыв механизмов адаптации.
Влияние аэробных и анаэробных тренировок к физической нагрузке.
Адаптация к нырянию.
Выключение активного метаболизма. Роль спячки.
Адаптация в процессе онтогенеза.
Адаптация к обитанию в водных растворах.
Адаптация к морским глубинам.
Криопротекция.
Детоксикация организма.
Адаптация транспортных систем клетки
9.
Образовательные технологии.
При реализации различных видов учебной работы в ходе освоения дисциплины
используются следующие виды образовательных технологий:
- мультимедийные средства обучения:
- В лекционном курсе студентам демонстрируются анимированные слайды, видео ролики
для более полного освещения материала. В ходе самостоятельной подготовки к
семинарским занятиям студенты разрабатывают с помощью ПО - "PowerPoint" слайды для
более полного освещения излагаемого материала.
- специализированные программы и оборудование:
- При подготовке и чтении лекционного курса используется программы пакета Microsoft
Office ("МО PowerPoint, Windows Media Player, Internet Explorer"), указанное ПО также
используют студенты в ходе самостоятельной работы.
- интерактивные технологии:
 Дискуссии в рамках семинарских занятий
 Научная дискуссия на тему «Детоксикация организма как защитный механизм»
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
10.1. Основная литература:
1.
Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология,. М: Академия, 2005. 480 с.
2.
Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия. М: Дрофа. 2008. 640 с.
3.
Марри Р., Греннер Д. Биохимия человека 2т. М: Мир. 2009. 800с.
4.
Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М: Мир. 1988. 580 с.
5.
Зимницкий, А.Н. Гликозамиогликаны в биохимических механизмах адаптации
организма. – М.: Глобус, 2004. – 240 с.
6.
Коваленко Л.В.. Биохимические основы химии биологически активных веществ.
Учебное пособие. БИНОМ. 2010. 229с.
7.
Публикации в журнале «Биологические мембраны» 2005-н.в.
8.
Публикации в журнале «Биохимия» 2005 – н.в.
9.
Публикации в журнале «Эволюционная физиология и биохимия» 2005-н.в.
10.
10.2. Дополнительная литература:
1. Плакунов В.К. Основы энзимологии. М.: Логос, 2011. 128с.
2. Коэн Ф. Регуляция ферментативной активности. М.: Мир, 1986. 144с.
3. Курганов Б.И. Аллостерические ферменты. М. Наука, 1978. 248с.
4. Розанов А.Я. Ферментативные процессы и их коррекция при экстремальных
состояниях. Киев: Здоровья, 1985. 208с.
5. Химическая энзимология. / Под ред. И.В. Березина, К. Мартинека. М.: Изд-во МГУ,
1983. 277с.
6. Проблемы биохимической адаптации/ Под. ред. А.В. Покровского М:Медицина. 1966.
220 с.
7. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим
нагрузкам. М: Медицина. 1988. 256с.
10.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
1. www.pubmed.com
2. www.medline.ru
3. www.elibrary.ru
Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Дисциплина обеспечена компьютерными презентациями, составленными автором.
На факультете имеется 4 мультимедийные аудитории для проведения лекционных
занятий. Лабораторный кабинет оснащен оборудованием и реактивами для проведения
практических биохимических исследований.
11.